衣着与化学的关系

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衿衣着是人类每时每刻都在关注的事物,衣着的一步步演化也代表着人类文明的进步。从远古时代简单的衣着只是为了御寒,发展到现在各式各样青春时尚的服饰,不仅舒适而且美观。当然,这些改变都与化学技术的发展有着密不可分的关系。螈虽然服饰千变万化,但总的来说穿着材料分为纤维和皮革两大类。纤维,一般是指细而长的材料。纤维具有弹性模量大,塑性形变小,强度高等特点,有很高的结晶能力,分子量小,一般为几万。皮革,是经脱毛和鞣制等物理、化学加工所得到的已经变性不易腐烂的动物皮。革是由天然蛋白质纤维在三维空间紧密编织构成的,其表面有一种特殊的粒面层,具有自然的粒纹和光泽,手感舒适。纤维与服饰薄1.1天然纤维袀大自然是一个绿色化工厂,为人类提供了麻、丝、毛、棉等天然纤维,满足了人们穿着的需要。这些天然纤维都来自功植物的有机化合物,主要成分都是纤维素。天然纤维分植物纤维和动物纤维两类。薁1.植物纤维薇植物纤维的主要成分是纤维素,是β--葡萄糖C6H12O6(分子中碳1上的羟基和碳2上的羟基分别在环的两面)的聚合物,包括约5000个该糖的单体,燃烧时生成二氧化碳及水,无异味,主要有棉,麻两类。蚄①棉在显微镜下看到棉纤维呈细长略扁的椭圆形管状,由于空心,故吸湿性、透气性好,可吸汗又保暖,是做内衣的理想材料。芁②麻为实心棒状的长纤维,不卷曲,洗后仍挺括,适于做夏布衣裳、蚊帐。聿2.动物纤维芆动物纤维主成分为蛋白质,系角蛋白,因为不被消化酵素作用,故无营养价值。均呈空心管状结构,常用的有丝、毛两类。螄①丝纤维细长,由蚕分泌汁液在空飞中固化而成,通常一个蚕茧即由一根丝缠绕,长达1000m~1500m,强度高、有丝光、宜做夏季衬衫,是一种高级衣料。蚂②毛纤维包括各种兽毛,以羊毛为主。纤维比丝纤维粗短。构成羊毛的蛋白质有两种,一种含硫较多,称为细胞间质蛋白,另一含硫较少叫做纤维质蛋白。后者排列成条,前者则像楼梯的横挡使纤维角蛋白连接,两者构成羊毛纤维的骨架,有很好的耐磨和保暖功能,具有柔软、蓬松、保暖、舒适、容易卷曲等优点,适宜做外衣和水兵服。只是容易发霉、遭虫咬。现在在羊毛织物内添加了防止虫蛀成分,使羊毛织物依然受人喜爱。螁用这些天然纤维纺成纱,织成布,制成衣服既可以保暖,又能防晒。因为天然纤维的导电传热能力差,加上纤维分子卷曲缠绕、左右勾连,形成许多缝隙洞穴,包藏了不少空气,使热量不宜穿过纤维层。麻、丝毛、棉,同样是纤维,它们外貌有些相似,但构造有很大的差别。丝、毛放在火焰里,很快地卷曲起来,发出吱吱声,散出一股臭味;棉、麻燃烧起来像柴草,没有臭味。棉、麻是植物纤维,它是碳、氢、氧组成的葡萄糖,燃烧以后生成二氧化碳和水,所以没有气味。丝、毛是动物纤维蛋白质,是由氨基酸组成的,除了碳、氢、氧外,还含硫和氮,燃烧以后生成的二氧化硫带有臭味。用这个方法就能把植物纤维和动物纤维区别开来。肅1.2人造纤维螄1.人造纤维的起源肃天然纤维的资源有限,亚麻一年一熟,每10棵亚麻,只能剥到5Kg左右的亚麻皮;经过晒干去皮,只剩1Kg左右了。10条家蚕只能结10个茧,从10个茧中只能出5克左右蚕丝。羊毛一年剪一次,一只羊每年只能剪10kg左右羊毛。棉花一年收获-次,一亩棉田大约可收60kg皮棉。腿蜘蛛在屋檐边、树丛间抽丝做网,捕捉昆虫。这引起了法国科学家卜翁的注意。他根据前人的论点,进行人工制丝的试验——把蜘蛛囊割破,挤出胶液,抽成细丝,制成了历史上第一副人造丝手套。肈抽丝试验的成功,推动人们进一步去研究纤维的结构。1884年,法国的席尔顿纳用硝酸处理木纤维,使它变成硝化纤维素,然后将它溶解在酒精或乙醚的溶刊中,配成粘液,最后通过细孔抽细丝获得成功,并用它制成第一件人造纤维衣服。这种人造丝衣服光滑、耀眼,可以洗涤。袄1891年,世界上第一座硝酸纤维工厂建成。该厂从木材中提取纯净纤维素,然后用烧碱、二硫化碳处理,得到一种橙黄色的粘胶状物质,抽成丝,就是粘胶纤维。这是历史上最早批量生产的人造纤维,以后铜氨纤维、膀2.人造纤维的分类袀人造纤维离不开大自然,得用天然纤维做原料,采用化学的方法制造而成。由于许多植物纤维如木材,芦苇、棉短绒,甘蔗渣,棉杆、麦秆等纤维较短,不适合直接用于纺织,需经化学加工以改性,得到的人造纤维主要有人造棉,人造毛和人造丝。袆现代人的许多漂亮的衣裳,都是用木材、芦草制成的人造纤维做的。人造纤维是用木材、芦苇、蔗渣、王米芯、麦秆、稻草、竹子等经过清理以后,用化学的方法,把这些原料中的粗短纤维再制成适于纺织的长纤维。人造纤维用这些富含纤维素的植物作原料,用亚硫酸钙和烧碱等使其水解、蒸煮,漂白做成像纸板一样的“浆箔”,制得纯净的纤维素;再用氢氧化钠、二硫化碳处理而成“纤维素磺酸酯”,制成“粘胶液”,最后通过许多微细的小孔,喷射到含硫酸等的溶液中,凝固成再生纤维。这就是人造纤维工厂最早制出的粘胶纤维,是连续不断的丝,叫做人造丝,人造丝可以织出许多漂亮的人造丝绸缎;这种丝截短后,卷曲度高的,叫做人造毛;卷曲度低的,叫做人造棉。人造丝、人造毛、人造棉都是粘胶纤维,只是纤维长短、曲直不同罢了。羄粘胶纤维穿着舒适,透气性好、人造棉容易染色,织出的布色彩鲜艳绚丽;人造丝织物轻柔滑软,可制成多种丝绸;人造毛同羊毛可混纺成毛粘绒线,还可同合成纤维混纺、取长补短,改善织物性能。薀人造纤维的吸水性比较好,穿在身上不会感到闷。通常将它们与合成纤维一起做成混纺织品,如涤纶和人造棉的混纺品叫“棉的确凉”;腈纶和人造毛混纺成花呢和凡立丁等“毛腈”织物。采用混纺的办法,是为了取长补短,提高布匹的质量;人造纤维印染花色容易,吸水性好,缺点是润湿状态时强力低,因此不经洗不耐穿;合成纤维结实、耐磨,但不易染色,吸水性差。把它们混纺以后,就可以相得益彰,织成既美观又结实耐穿的衣裳。莈3.人造纤维的化学制造及特点蚅⑴人造棉最早出现是在1891年把含木(质)纤维素(单体为戊糖或木糖,C6H12O5)的木材,除去木质素后和二硫化碳及氢氧化钠作用,生成纤维素黄原酸盐,经进一步处理而得,主要有:肄①粘胶纤维是将上述黄原酸酯除去杂质后溶于稀碱中,成为粘稠状液体,很象胶水,将此粘胶液喷丝入硫酸及硫酸钠溶液中,纤维素黄原酸酯分解,重新变成纤维素,可成均匀细丝,结构上与棉纤维相同,但为实心棒状,较脆,强度差,由于经多次化学处理,纤维素分子排列较棉纤维松散而零乱,分子之间空隙较大,水分子易钻入,故缩水率大,纤维经向膨胀后(直径可加粗一倍),制品发胀、变厚变硬,不易洗且强度下降,主要性能与棉相近,可作内衣等。羁②富强纤维是将粘胶纤维用合成树脂处理,在整理技术上改进,这些合成树脂(也可用其它化学试剂)如同钩子,在粘胶纤维的分子间挂接,使其排列整齐,干、湿强度均大增,洗涤性能好,不缩水,因而得“富强纤维”雅号。肀⑵人造毛主要分为:①人造羊毛是将优质粘胶纤维长丝叨短成羊毛的长度(76~102毫米),外表酷似羊毛,但遇水膨胀、变硬,且不耐磨;②氰乙基纤维是使纤维素中的羟基和丙烯腈反应生成,结构式相当于纤维素,这种纤维非常牢固耐磨(为普通纤维的4倍)。蚈⑶人造丝主要分为:①普通人造丝,用粘胶纤维中的长丝纺成,特点与棉布同,可做衬衫、窗帘,湿时不结实,洗涤易变形;②铜氨纤维,将氢氧化铜溶于浓氨水即得铜氨溶液,加入木质纤维使溶解制成纺丝液,在酸液中喷丝,专用于人造丝制备,质地比粘液纤维好。③乙酸纤维,将纤维和乙酸酐在硫酸的催化下反应,此时纤维素中的羟基在上述酐的作用下,生产乙酸纤维酯聚合物,此酯不溶于丙酮,但它部分水解后,就可溶于丙酮,将此丙酮液压过小孔,通过热空气使溶剂蒸发即得丝状纤维素,本品不能燃烧,为优质人造丝。膄1.3合成纤维莂合成纤维是用石油、煤、天然气、石油废气、石灰石、空气、水等非纤维类的化工原料合成的纺织品(通常成丝状,如为片状或块状者则为树脂,合成树脂添加各种助剂后的制成品称为塑料)做原料,经过化学合成和机械加工制成的,这种纤维才是真正的“人造纤维”。合成纤维为重要的高分子聚含物,有优异的化学性能和机械强度,在生活中应用极广。薈1000吨石油炼出汽油以后,分离出的乙烯和丙烯,可以制造合成纤维1.5吨,用它可织20万米布,做10万件衬衫。蒇合成纤维具有天然纤维所没有的一系列优良性能,如强度高、耐磨、耐虫蛀、比重轻、保温性好,并且还耐酸碱的腐蚀。合成纤维中主要有锦纶、涤纶、腈纶、维纶、丙纶、氯纶、氨纶、芳纶、氟纶等。其中锦纶、涤纶、腈纶被称为现代化纤的三大支柱。芃⑴锦纶,即尼龙,化学名叫“聚酰胺纤维”。锦纶的种类五花八门,为区分锦纶的不同品种,人们在锦纶后面加上阿拉伯数字,如锦纶-6、锦纶-66、锦纶-610,其中前面一个数字表示胺中的碳原子数,后面一个数字表示酸中的碳原子数。锦纶-610是由6个碳原子的己二胺和10个碳原子的癸二酸制成。制造锦纶的基本原料是苯、苯酚或环己烷,可大量从石油及蓖麻油、鲸鱼油中得到。锦纶的最大优点是耐磨性比一般纤维好得多,强度高、耐疲劳、耐腐蚀。其缺点是吸湿性较差,不透气,表面容易起球。人们用锦纶与粘胶、羊毛等吸水较好的纤维混纺成华达呢、粘锦哔叽、锦纶花呢等织品,彼此取长补短。螃⑵涤纶,即的确良,是从石油或煤的焦化产品二甲苯、萘中制得对苯二甲酸,从乙烯中得到乙二醇,经适当化学加工得到涤纶树脂,在经由各种处理而得缩聚成聚酯纤维。涤纶是三大合成纤维中工艺最简单的一种,价格比较便宜,再加上有结实耐用、弹性好、不易变形、耐腐蚀、绝缘、挺括、易洗快干等特点,为人们所喜爱。的确良(的确凉)织物颜色雪白、光洁、质地柔软、耐热性好,虽经多次蒸煮也不会减低强度。的确良主要用作衣料,但不适合作内衣,因为它不吸水,出了汗,衬衣就湿漉漉的,而且很闷气。但只要把它同适量的棉花混纺,就可弥补这些缺点。近年来,市场上出现了针织的纯的确良衣料,利用针孔有较大空隙的特点来增强它的透气性,效果很好,很受欢迎。芀⑶腈纶,是聚丙烯腈的简称,它的外貌统羊毛非常相似,故俗称“人造羊毛”,具有质地轻、弹性强、耐腐蚀和不霉不蛀、蓬松耐晒的特点,在这方面羊毛也有点逊色。但是,腈纶的耐污性和尺寸稳定性以及保暖耐穿就不及羊毛了。膆1.4新型的化学纤维莃⑴异形纤维今天,锦纶等原有的化纤品种已经不能满足人类日益增长的需要了,要求有更多、更好的合成纤维问世。研制新型的化学纤维,不外两条途径:一是采用物理改性技术,用原有材料经过特种喷丝法,制成异形纤维、中空纤维,使之产生新的性能;二是改变纤维的高分子结构,或采用新的化合物,聚合成新的合成纤维。羀所谓异形纤维是把原来一模一样的合成纤维制成截面畸形的纤维,象天然纤维那样呈现下角形、星型、多叶型等,异形纤维的截面远远不限于天然纤维那么儿种,五花八门,种类繁多,甚至可以随心所欲地生产各种截面的化学纤维。归纳起来,可以分为四类:异形截面纤维、中空纤维、异形中空纤维、复合异形纤维。这些纤维同一般断面圆形的纤维相比,具有柔和、素雅、光泽好,纤维的合抱力提高,更蓬松、柔软,性能更加优良的特点。蚈异形纤维的制造并不复杂,只要把各种高分子聚合物通过特别的畸形喷丝头,就可以喷出异型纤维了。各种化学纤维,无论采用什么纺丝形式,都能制成异型纤维。羅⑵复合纤维(混纺)莃混纺纤维是在合成纤维的基础上为改善纺织品的功能,将多种纤维混合,利用不同纤维的特点,优势互补,制成各种混纺制品。混纺织物的命名为纺织成布的所用原料名称,如两种以上按比例混纺,比例大者放在前面如25%锦纶~75%粘丝混纺华达呢,称粘/锦华达呢,50%粘胶~40%羊毛10%锦纶混纺凡立丁,称粘/毛锦呢或三合一等。莁复合纤维是由一种原料做纱芯,另一种原料做包芯纱粘合而成单丝的化纤。例如,涤纶和锦纶,各有优缺点,涤纶挺括却不易染色;锦纶染色性好,却容易起皱。如果以涤纶做纱芯,锦纶做包芯纱,复合成为锦-涤纤维,就可以兼有两者的优点。蒀用特种喷丝工艺,把两种不同的原液分别输进同一只喷丝头,在同一喷丝孔前方一齐压喷出来,就可以成为左右不同,或外周同内芯不同的复合纤维。如果用腈纶和蛋白质人造纤维制成复合纤维,它的编织物的弹性、手感可同羊毛媲美,能保持永久卷曲,尺寸不走样,蓬松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